Microsoft宣布推出DirectX 12 Ultimate 該系列包含高級圖形技術

在周一公開了Xbox Series X規格之后，微軟現在宣布了DirectX 12 Ultimate。DirectX 12 Ultimate的目的是為開發人員可以構建的PC和控制臺圖形功能創建單一標準。今天描述的DirectX 12 Ultimate的四大支柱是DXR 1.1，可變速率著色(VRS)，網格著色器和采樣器反饋，它們已經在之前宣布和描述過，但是它們各自會對圖形質量產生有趣且潛在的重大影響和性能。NVIDIA表示其GeForce RTX GPU將在Windows 10 20H1更新版本發布時為其提供支持，并帶來新的DirectX 12 Ultimate功能，而AMD將為其基于RDNA 2的GPU提供全面支持。

DirectX Raytracing已經存在，并已在其1.0層的游戲中使用，但DirectX 12 Ultimate將具有DXR 1.1及其更高級的功能。在這些新功能中，著色器可以調用GPU上的光線跟蹤功能，這意味著無需回到CPU即可指導這項工作。這也是最近發布的Vulkan Ray Tracing擴展的突出功能。。內聯射線追蹤是DXR 1.1附帶的另一項新功能，可能會引起人們的興趣。這是一種更簡單的射線跟蹤調用，這意味著較少的開銷，但這并不意味著在所有情況下都將是理想的選擇。當前基于動態著色器的射線DXR 1.0支持更好的渲染效果，因為它們支持將大量著色器應用于收集的信息，而內嵌光線跟蹤支持的著色器更少，但是可以由任何著色器(例如計算著色器)調用。由于兩種方法都使用相同的加速結構格式和相同的遍歷狀態機，因此可以同時使用兩種射線跟蹤以達到兩者的最佳效果的混合方法。

可變速率陰影是另一種已經可用的技術，但是在這里值得再次快速解釋。通常，陰影率是1，這意味著確定像素顏色的計算每個像素運行一次，但是使用VRS時，陰影率會根據各種因素而變化。一個簡單的例子是背景對象以較低的速率著色，從而提高了性能。這也會使這些對象的細節變得柔和，但是由于它們位于背景中，因此視覺沖擊可能不會引起注意。在某些情況下，也可以提高陰影率，以改善細節，但同時也會降低性能。

Mesh Shaders將隨DirectX 12 Ultimate一起提供，我想知道它們是否可能證明這四種技術中最有趣的。多年以來，圖形管線已修復，這意味著GPU始終執行必要的操作以一定順序繪制框架，并且在上一個管線準備好之前，它無法始終前進到管線的下一個步驟。現代GPU是極為并行的系統，因此它們的驅動程序將嘗試盡可能多地并行化工作，例如將相鄰的頂點打包為單個波形，以便可以在單個內核上同時運行32或64個頂點著色器功能。 。使用網格著色器，此管線可以變得更加靈活，并使幾何處理與計算著色器更加相似。例如，一個函數可以應用于線程組，并且此功能將可以訪問組共享內存，并可以訪問計算功能(例如跨通道波內在函數)，以更好地控制硬件的工作方式。這些線程可以對一個稱為網格物體的小索引三角形列表進行著色。網格著色器在輸入數據格式上也更加開放，從而潛在地啟用了諸如索引緩沖區壓縮或將索引緩沖區分離為多個頂點數據通道的技術。這可能會改善內存帶寬的使用，從而提高性能。諸如索引緩沖區壓縮或將索引緩沖區分為多個頂點數據通道的潛在啟用技術。這可能會改善內存帶寬的使用，從而提高性能。諸如索引緩沖區壓縮或將索引緩沖區分為多個頂點數據通道的潛在啟用技術。這可能會改善內存帶寬的使用，從而提高性能。

隨同網格著色器一起是放大著色器，它將在網格著色器之前運行。例如，通過較早運行，可以將放大著色器用于剔除小網格，并且該剔除可以基于不同的條件。例如，它可以測試網格物體中的三角形是否包含在幾何邊界體積，法線圓錐中，或者檢查門戶可見平面，然后使用此信息來確定是否需要將網格物體著色器線程組應用于網格物體。先前的剔除將首先在每個網格的粗略級別上進行處理，以確定是否應該調用繪制對象，然后在管道結束時在一個較細的每個三角形級別進行處理(此時已經完成工作)在被淘汰的物體上。

采樣器反饋功能是另一個相當有趣的功能，特別是在性能方面。顧名思義，它基于場景采樣提供反饋，并且使用的一個清晰示例是確定需要將哪些Mip級別加載到內存中。長期以來，Mipmap一直被用作通過處理比原始版本更低分辨率的版本來簡化使用紋理的方法，并且隨著游戲玩家將分辨率推向4K分辨率，那些原始4K版本的紋理也相當大。這些版本將存在于MIP級別0上，而紋理和資產流系統將阻止加載整個級別0的紋理，而只是獲取必要的圖塊，如果不知道需要什么就無法完美完成，這將需要時間那不可用。采樣器反饋通過確定需要加載紋理的哪些部分而無需實際進行采樣來解決此問題。通過將其輸入流式系統，它可以更準確地確定要加載的內容，從而通過不加載不需要的內容來使用較少的視頻內存。

得益于“樣本反饋”，另一種可能成為可能的技術是紋理空間著色(TSS)，它確實看起來很有趣。通過知道需要對紋理的哪一部分進行采樣，可以在仍然處于對象空間中時在柵格化步驟之前進行著色。然后可以將陰影的結果應用于紋理，并將其組合綁定到柵格化到屏幕的對象。這可以通過減少照明所需的計算量來提高性能，但是也可以通過不將照明與光柵化聯系在一起來提高圖像質量，這會導致混疊。